基于计算机控制技术的全调节轴流泵输水泵站节能方法技术领域
本发明属于计算机控制技术领域，具体来说涉及一种基于计算机控制技术的全调节
轴流泵输水泵站节能方法。
背景技术
泵站的节电已经不是一个新问题了，尤其在节能减排已经成为国家战略的今天已经
越来越引起人们的重视。大型全调节轴流泵机组泵站耗电大、可调量多。这就给我们搞
节能运行提供了必要性和可能性。但是，目前尚无一种较好的方法来保证泵站能在最节
电的情况下运行。计算机控制技术在泵站运行中的广泛应用，为我们在最优节能方案的
选择方法上提供了广阔的平台。
所谓最优节能方案，也就是泵站在完成输水任务的前提下，使耗电量最少。图1所
示为18CJ-63型水泵性能曲线，是通过模型实验做出的。
横坐标为流量Q，纵坐标为扬程H，图中-80至+80为轴流泵叶片角度，对应的九条曲
线为等叶片角度线，另一组为等功率线。最显著的一组蛋形曲线是等效率线。最里边一
圈就是水泵能达到的最高效率，即最高效区。一般来讲我们希望水泵运行在高效区，而
且认为此时最节能，实际上却不一定。因为单纯追求高效而人为提高扬程，就会使水泵
功率增加。很有可能反而增加总耗电量。那就看我们的输水的目的是什么，是流量、还
是扬程、还是流量扬程都要求。实际上，达到同样的输水目的(调度令)而消耗的电能
最少，才是我们选择节能方案最可靠、最直接和最终的标准。
那么对于机组来说，它包括水泵和拖动电机，我们把机组看成一个整体，以达到同
样输水目的的机组的耗电量为机组选择节能方案的衡量指标。对于多机组泵站则以整个
泵站完成同样任务的耗电量为泵站选择节能方案的衡量指标。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种基于计算机控制技术的全调节轴
流泵输水泵站节能方法。该方法通过实验将泵站所有运行状态下的耗电量进行测量存储。
当泵站要完成某一指定任务(流量、扬程)时，自动比对可完成该任务的所有方案，并
选择最佳运行方案。计算机自动调节泵站前、后池水位、叶片角度、开机台数等参数，
使之运行在最佳方案下。使泵站始终运行在完成某一任务的前提下最节电的状态，从而
达到节电的目的。
本发明采用以下技术方案来实现：
一种基于计算机控制技术的全调节轴流泵输水泵站节能方法：
把泵站的前池可运行水位、后池可运行水位、每台机组的叶片角度分别等距分割成
多个运行点，结合机组的开机台数将这些运行点进行组合，每个组合都是一种运行方式，
记录所有运行方式以及每个运行方式下泵站的输入功率、流量和扬程数据；
对同一流量下各种运行方式的功率进行比较，确定同一流量下功率最小的运行方式；
对同一扬程下各种运行方式的功率进行比较，确定同一扬程下功率最小的运行方式；
计算机根据调度命令所要求的流量或者扬程在已经记录的所有运行方式以及每个运
行方式所对应的各自的输入功率、流量和扬程数据中找到与任务要求控制流量或扬程最
接近的流量值或扬程值，然后计算机自动选择这一流量或者扬程下功率最小的运行方式，
并自动调节泵站前池水位、后池水位、叶片角度、开机台数等参数，使泵站运行在功率
最小的运行方式下。
本发明所述的一种基于计算机控制技术的全调节轴流泵输水泵站节能方法的有益效
果为：当泵站接到调度命令要完成某一任务时，该方法使泵站能运行在完成这一任务的
所有方案中最节电的一种方案下。从而节约了电能。
附图说明
图1是18CJ-63型水泵性能曲线示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例进一步说明本发明的技术方案。
一个装配有三个机组的泵站：将前池水位从-1.78m～0.78m分为11个运行点[m1、
m2、m3...m11]，每隔10cm一个点；将后池水位从2.2m～2.9m分为8个运行点[n1、n2、
n3...n8]，每隔10cm一个点；将第一台机组的叶片角度从+80～-80分为17个运行点[a1、
a2、a3...a17]，每隔10一个运行点；将第二台机组的叶片角度从+80～-80分为17个运行点
[b1、b2、b3...b17]，每隔10一个运行点；将第三台机组的叶片角度从+80～-80分为17个运
行点[c1、c2、c3...c17]，每隔10一个运行点。
首先控制三台机组中的任意一台机组开机运行(本实施中开启第一台机组)，将这
台机组的叶片角度的各个运行点、前池水位的各个运行点、后池水位的各个运行点分别
进行组合，即[ai、mx、ny]，其中i＝1、2、3…17，x＝1、2、3…11，y＝1、2、3…8；
共计种组合，每个组合分别对应着不同的运行方式，我们把每个组合
下泵站的输入功率、流量和扬程进行测量并记录下来；然后控制任意两台机组开机运行
(本实施中开启第一台机组和第二台机组)，将第一台开机运行机组的叶片角度的各个
运行点、第二台开机运行机组的叶片角度的各个运行点、前池水位的各个运行点、后池
水位的各个运行点分别进行组合，即[ai、bq、mx、ny]，其中i＝1、2、3…17，q＝1、2、
3…17，x＝1、2、3…11，y＝1、2、3…8；共计种组合，同样
测量并记录每个组合下泵站的输入功率、流量和扬程；再然后控制三台机组开机运行，
将第一台开机运行机组的叶片角度的各个运行点、第二台开机运行机组的叶片角度的各
个运行点、第三台开机运行机组的叶片角度的各个运行点、前池水位的各个运行点、后
池水位的各个运行点分别进行组合，即[ai、bq、cp、mx、ny]，其中i＝1、2、3…17，q＝1、
2、3…17，p＝1、2、3…17，x＝1、2、3…11，y＝1、2、3…8；共计
种组合，并同样测量和记录每个组合下泵站的输入功率、流量和扬程。
以上共计有种
组合方式，每个组合分别对应着不同的运行方式，将以上所有运行方式以及每个运行方
式所对应的各自的输入功率、流量和扬程都记录到计算机中；所有这些运行方式中会测
出相同的流量值(流量精度保持一定)，即测得的同一流量值会对应着多种运行方式，
计算机针对同一流量下的各种运行方式的功率进行比较，找到同一流量下功率最小的运
行方式，那么同一流量下功率最小的运行方式即为最佳节能的机组运行方案。同理，所
有这些运行方式中会测出相同的扬程值(扬程精度保持一定)，即测得的同一扬程值会
对应着多种运行方式，计算机针对同一扬程下的各种运行方式的功率进行比较，找到同
一扬程下功率最小的运行方式，那么同一扬程下功率最小的运行方式即为最佳节能的机
组运行方案。
当泵站要完成相应的调水任务时，如果任务要求控制流量，计算机在已经记录的所
有运行方式以及每个运行方式所对应的各自的输入功率、流量和扬程数据中找到与任务
要求控制流量最接近的流量值，然后计算机针对这一流量找到其功率最小的运行方式即
为最佳节能的机组运行方案；如果任务要求控制扬程，计算机在已经记录的所有运行方
式以及每个运行方式所对应的各自的输入功率、流量和扬程数据中找到与任务要求控制
扬程最接近的流扬程值，然后计算机针对这一扬程找到其功率最小的运行方式即为最佳
节能的机组运行方案。
计算机找到最佳节能的机组运行方案后，调整前、后池水位及叶角、开机台数，使
之达到最佳运行点。
本发明所涉及的基于计算机控制技术的全调节轴流泵输水泵站节能方法，要求计算
机必须能够采集到前、后池水位，叶片角度、运行功率等数据，将叶片角度、前、后池
水位、运行功率，开机台数和台号通过变送器输进了计算机，如果我们把流量(或扬程)
等参数通过变送装置也输进计算机，再编一个实验程序，就可以用计算机来完成上面提
到的各运行点的实验数据。因为用人工进行这样多点的实验，则需要较长的时间和较多
的人力，而计算机则可以根据它同时采集到的运行台数、叶片角度、前、后池水位、流
量、功率做为一组数据储存起来，再利用站前闸迅速调节前池水位，调节后池闸门迅速
改变后池水位(因为前、后池容量很小)，再配合叶角的调节能很快得到另一组数据。
并且大、小流量交替实验，以使总过水量基本和上游输水量在一段时间内相等。在实验
中可根据站前闸前渠道的水位来判断，水位较高则进行大流量的实验，水位较低则进行
小流量的实验。这样就能在较短时间内完成这样多点的实验，得到泵站全部可能运行点
的数据。当然，这样频繁地改变运行参数和流量对泵站的设备和设施是一个考验，但是
在非紧急输水任务和非满负荷输水期间是允许的。
以上对本发明做了示例性的描述，应该说明的是，在不脱离本发明的核心的情况下，
任何简单的变形、修改或者其他本领域技术人员能够不花费创造性劳动的等同替换均落
入本发明的保护范围。